摘要：飞灰对省煤器的磨损在所有锅炉省煤器的对流受热面上都会发生。长期受到磨损而变薄的省煤器管束，由于强度减低很容易损坏，这不仅会造成省煤器管束泄露，影响锅炉的安全经济运行，而且检修时修复或更换被磨损的部件要耗用较多的钢材和时间，尤其是省煤器因磨损漏泄，会造成锅炉被迫停运。本文对中油电能热电二公司#4、5炉下级低温省煤器磨损的问题进行分析，及提出消减磨损的措施。
关键词：飞灰磨损；磨损因素；消减措施
1 引言
飞灰磨损是省煤器在运行中常见问题之一，由于结构、气流状态、飞灰数量等方面的原因，受热面一般在烟速较高、飞灰浓度较大的部位，磨损比较严重。因此必须采用合理的结构和有效的措施，以减轻和防止这些问题的发生。
中油电能热电二公司#4 、5炉于2004年10月投产，其为HG-410t/h-9.8Mpa/540℃-16型，采用风扇磨直吹式制粉系统，燃煤为褐煤。其省煤器为非沸腾式省煤器，装设在尾部烟道中。省煤器工作环境较为恶劣。烟气携带飞灰颗粒流过受热面时，由于灰粒的撞击冲刷作用，受热面逐渐变薄。飞灰颗粒的硬度随温度的降低而增大，因而锅炉尾部对流受热面（省煤器和空气预热器）的飞灰磨损比较严重，当煤质变化，含灰量增大时，烟气携带飞灰浓度越高，撞击的次数就越多，将加速受热面的磨损。对此，分析省煤器磨损的因素及其减轻措施:
2 飞灰磨损的机理
中油电能热电二公司燃用煤设计含灰量17.1%，目前燃用煤含灰量25-28%，含灰量高于设计值，锅炉燃烧后粉煤灰90%是飞灰。高温烟气中携带大量飞灰颗粒。当灰粒垂直撞击受热面时，会发生有撞击磨损和切削磨损。其大小决定于灰粒对受热面的撞击角度；携带有灰粒和未完全燃烧燃料颗粒的高速烟气通过受热面时，固体粒子对受热面的每次撞击都会剥离掉极微小的金属屑，从而逐渐使受热面管壁变薄。
当烟气均匀的横向正面冲刷管束时，位于第1排管子上磨损最严重的磨损点发生在迎着烟气流向与管中心对称30～40°的位置上。错列管束时，磨损集中于烟气流向与管中心对称25～30°的位置上，而最大磨损则发生在第2排管子上。顺列管束时，管子的磨损则集中于烟气流向与管中心对称60°的位置上，其最大磨损发生在第5排及以后各排管子上。当烟气斜向冲刷管束时，第1排管子上将产生最大的磨损，其位置在管子的正面。
中油电能热电二公司在实际运行中，#4 、5炉上级省煤器烟气入口温度为520℃左右，下级省煤器烟气入口温度为300℃左右；对于省煤器而言，其进口烟温一般降到450℃左右，灰粒已较硬，管子更容易受到磨损。由于，#4 、5炉上、下级省煤器的烟气流速、烟气入口温度不同，及上、下级省煤器在尾部烟道内布置方式不同、位置的差异和其它因素的影响，导致上、下级省煤器的飞灰磨损程度不同。
3 影响磨损因素
3.1 烟气的流动速度和气流运动方向
3.1.1在实际运行中，由于难以求得灰粒的实际冲击速度，常用烟气流动速度代替灰粒冲击速度。显然，烟气的流动速度越快，磨损越重。
3.1.2当烟气流自上而下流动时，会加重冲击磨损的程度。而当烟气流自下而上流动时，对管壁的磨损将会减轻。
3.2 灰粒的特性
3.2.1飞灰颗粒的大小及其分布特性与燃料特性、煤粉细度、燃烧方式以及燃烧条件有关。灰粒的形状、硬度对磨损程度有较大的影响，灰粒有锐利的棱角时比呈圆形的灰粒磨损较为严重；而灰粒的直径越大，磨损也加重。
3.2.2 当灰粒中sio2含量增加时，磨损也会加重。
3.2.3飞灰颗粒的温度高时，颗粒较软，磨损性能差；飞灰颗粒的温度低时，颗粒较硬，磨损性能强。因而，在尾部竖井受热面中下级低温省煤器处管束磨损最为严重。
3.3 飞灰浓度
在尾部竖井受热面后部弯头处，由于离心力作用，飞灰浓度较大，磨损较为严重，省煤器管束外壁受烟气冲刷变薄、强度下降，严重时引起管束爆裂。
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3.4 省煤器管束排列方式与冲刷方式
省煤器管束顺列布置对烟气的流动阻力较小，但体积较大，放热系数小；错列布置烟气流动阻力较大且结构紧凑，体积较小，放热系数较高。烟气中的飞灰对省煤器磨损较大。尤其是烟气走廊磨损更为严重。
3.5 烟气成分
在烟气温度低于250℃时，烟气中的磨蚀性气体SO2、H2S等将对管壁产生腐蚀作用。形成腐蚀与磨损交替循环，使总磨损速度加快几倍。
4 燃煤锅炉飞灰磨损的防止措施
根据以上对飞灰磨损影响因素的分析，可以从选用合理的烟气流速、降低飞灰浓度、消除烟气走廊、采取合理的受热面结构来减轻或防止飞灰对省煤器的磨损。主要包括以下几方面：
4.1 选择合理的烟气流速
烟速的选择应综合考虑磨损、积灰和传热三个方面的因素。由于磨损量与烟气流速的3次方成正比，烟速增加1倍，磨损量将增加约8倍。因此，应控制尾部受热面中烟气流速不大于9m／s。
4.2 改善省煤器结构
采用膜式、鳍片式和螺纹肋片式扩展表面省煤器可强化烟气侧传热，鳍片管造成的绕流作用，可使灰粒向气流中心集中，从而可减轻磨损并降低积灰。
4.3 运行控制
锅炉运行中调整好燃烧、控制好燃煤量和煤粉细度、提高燃尽程度，以减少飞灰中的可燃固体；减少漏风、严禁锅炉超出力运行，以使烟速不过高等，降低烟气对管束的磨损。
4.4安装防磨装置和喷涂防磨涂料
4.4.1安装防磨装置
在局部烟速较高、容易引起磨损的部位装设各种型式的防磨装置。对于省煤器的弯头和直段部分可加装半圆形防磨罩、防磨板。
4.4.2 喷涂防磨涂料
采用耐高温防磨涂料对易受磨损部位进行喷涂处理。但在防磨涂料的选择上一定要考虑其涂料的耐热温度、导热系数、耐磨抗蚀性及对受热面管子腐蚀作用，以防止涂料脱落和受热面管子的腐蚀。
4.5 防止烟道内出现局部烟速过高和飞灰浓度过大
4.5.1消除烟气走廊
在布置对流受热面时，考虑到管束受热膨胀等问题，省煤器蛇形弯头与炉墙之间留有几十毫米的间隙，形成烟气走廊，使磨损加剧。
4.5.2 防止局部飞灰浓度过大
锅炉布置有转向室，大部分灰粒向后墙聚集，使靠近后墙一侧的受热面磨损严重。在转向室加装均流挡板或在尾部烟道前除去部分飞灰或大颗粒飞灰，可以减轻受热面磨损。
5 结束语
由于锅炉尾部受热面在烟气侧的冲刷磨损是一个错综复杂的技术问题，影响因素也很多，要想解决好这些问题，还需要做大量的科学试验，探讨其磨损机理，研究防磨措施，对设备加以完善，提供安全可靠又经济合理的磨损，才能有效的减轻防止锅炉尾部受热面磨损，延长省煤器使用寿命。
参考文献：
[1]李春华 宏伟热电厂锅炉运行规程.2007.6
[2]周菊华.锅炉设备
[3]哈尔滨锅炉厂410锅炉说明书
[4]陈学俊 陈听宽 《锅炉原理》 机械工业出版社出版
论文作者:陈明庆,杨玉庆
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
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